煤升温氧化动力学阶段性规律二-西安科技大学学报.pdf

第３７卷　第４期 西 安 科 技 大 学 学 报 Ｖｏｌ．３７　Ｎｏ４ ２０１７年０７月 ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＸＩ’ＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＳＣＩＥＮＣＥＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｊｕｌ２０１７ 　　　　ＤＯＩ：１０．１３８００／ｊ．ｃｎｋｉ．ｘａｋｊｄｘｘｂ．２０１７．０４０４文章编号：１６７２－９３１５（２０１７）０４－０４７４－０５ 　煤升温氧化动力学阶段性规律二 １，２ １，２ １，２ １，２ 张辛亥 ，白亚娥 ，李亚清 ，马　腾 （１．西安科技大学 安全科学与工程学院，陕西 西安７１００５４；２．教育部 西部矿井开采及灾害防治重点实验室，陕西 西安７１００５４） 摘　要：为了研究煤的自燃特性，选取石圪台煤矿２２２０３采煤工作面煤样为研究对象，采用热分析 技术，对煤氧化升温过程中质量及动力学参数变化规律进行了探讨。结果表明：煤的失重呈阶段 性变化规律，可分为低温失重、吸氧增重、缓慢化学反应和燃烧阶段；通过采用改进的ＫＡＳ法计算 煤升温氧化动力学参数，可知在温度达到燃点前，随着温度升高反应活化能增加，说明不断有难 燃结构参与到反应。超过燃点温度，在燃烧阶段初期，活化能基本保持不变，而指前因子出现峰 值，表明有大量活性结构被激活，准备参与到燃烧反应中。在燃烧阶段中后期，活化能随温度的 增加逐步减小，表明该阶段有芳香环的破坏形成更易于反应的活性结构；动力学参数的补偿效应 存在显著分段性，说明在煤氧反应过程中前后反应不同，其整体反应存在不止一个反应机理。研 究结果对防治煤自燃提供理论依据。 关键词：煤自燃；热分析实验；分段性；活化能；补偿效应 中图分类号：ＴＤ７５　　　文献标志码：Ａ Ｋｉｎｅｔｉｃｓａｎｄｓｅｇｍｅｎｔａｔｉｏｎｌａｗｏｆｃｏａｌｏｘｉｄａｔｉｏｎ ａｔｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ １，２ １，２ １，２ １，２ ＺＨＡＮＧＸｉｎｈａｉ ，ＢＡＩＹａｅ ，ＬＩＹａｑｉｎｇ ，ＭＡＴｅｎｇ （１．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＳａｆｅｔｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ； ２．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＷｅｓｔｅｒｎＭｉｎｅＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎａｎｄＨａｚａｒｄＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎ，ＭｉｎｉｓｔｒｙｏｆＥｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｘｉ’ａｎ７１００５４，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｓｐｏｎｔａｎｅｏｕｓｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎｏｆｃｏａｌ，ｔｈｅｒｍｏｇｒａｖｉｍｅｔｒｉｃａｎａｌｙｓｉｓｉｓｅｍ ｐｌｏｙｅｄｔｏｓｔｕｄｙｌａｗｓｏｆｍａｓｓｌｏｓｓｏｆｃｏａｌｓａｍｐｌｅｆｒｏｍＳｈｉｇｅｔａｉｃｏａｌｍｉｎｅ２２２０３ｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ．Ｄｕｒｉｎｇｏｘｉ ｄａｔｉｏｎａｔｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｋｉｎｅｔｉｃｓｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｉｓｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｌｏｗｓｏｆｓａｍｐｌｅ ｍａｓｓｌｏｓｓａｎｄｋｉｎｅｔｉｃｓｒｅｍａｒｋａｂｌｙａｍｏｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｇｍｅｎｔｓ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ，ｔｈｅｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓｏｆｃｏａｌｉｎａｉｒａｔｅｌｅｖａｔｅｄｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｉｓｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏ４ｓｅｇｍｅｎｔｓ：ｌｏｗｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｈｅａｔｌｏｓｓ，ｏｘｙ ｇｅｎａｄｓｏｒｐｔｉｏｎｗｅｉｇｈｔｇａｉｎｉｎｇ，ｌｏｗｒａｔｅｃｈｅｍｉｃａｌｒｅａｃｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ．ＴｈｅｍｏｄｉｆｉｅｄＫＡＳｍｅｔｈｏｄｉｓ ｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙ